(57)【要約】  一実施形態による圧力センサは、圧力を測定する対象に締結される締結部、および締結部を貫通し、圧力測定対象物から導入される流体を案内するハウジング通路を含むセンサハウジングと、押し込み法によってハウジング通路に固定されるポート、ポートを貫通し、ハウジング通路から導入される流体を案内するヘッダ通路、およびヘッダ通路の端部に位置するダイアフラムを含むセンサヘッダとを備えることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力測定対象物に締結される締結具、および前記締結具を貫通し、前記圧力測定対象物から流れる流体を案内するように構成されたハウジング通路を含むセンサハウジングと、
前記ハウジング通路内に圧入され固定されるポート、前記ポートを貫通し、前記ハウジング通路から流れる流体を案内するように構成されたヘッダ通路、および前記ヘッダ通路の端部に位置決めされたダイアフラムを含むセンサヘッダと、
を備える圧力センサ。
【請求項２】
前記ポートは、前記センサハウジングの材料より高い降伏応力を有する材料から形成されている、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記ポートは、
前記ハウジング通路内へ挿入される挿入部と、
前記ポートが前記ハウジング通路内へ挿入される方向に基づいて、前記挿入部の後ろに位置決めされた圧入部であって、前記ハウジング通路の直径より大きい直径を有する圧入部と、
前記挿入部と前記圧入部との間に凹部を形成する固定溝であって、前記ハウジング通路の前記直径より小さい最小直径を有し、前記圧入部が前記ハウジング通路内に圧入されている間に、前記ハウジング通路の内端部分に形成される金属流れを受け入れることによって、前記ハウジング通路からの前記ポートの分離を防止するように構成された固定溝とを含む、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記センサヘッダは、前記ポートと前記ダイアフラムとの間に位置決めされたフランジをさらに含み、前記フランジは、前記ポートの直径および前記ダイアフラムの直径より大きい直径を有する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記ハウジング通路の長手方向に直交する平面に基づいて、前記フランジの断面積が、前記ポートの最大断面積より大きい、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記センサハウジングは、前記ハウジング通路の前記直径より大きい直径を有する受け部をさらに含み、前記受け部は、前記フランジを受けるように構成されている、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記受け部の前記直径は、前記フランジの前記直径より大きい、請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記フランジは、前記センサヘッダが前記センサハウジングに完全に締結されたとき、前記受け部の底面から隔置して配置されている、請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記センサヘッダは、前記フランジと前記ダイアフラムとの間に配置された接続ネックをさらに含み、前記接続ネックは、前記ダイアフラムの最大直径および前記ポートの最大直径より小さい直径を有する、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記ダイアフラムの直径より大きい直径を有するように形成されたセンサ孔を含む回路基板をさらに備え、
前記ダイアフラムは、前記センサ孔の中心に位置決めされ、
前記ダイアフラムに取り付けられた歪みゲージおよび前記回路基板が、ワイアボンディングによって互いに電気的に接続されている、
請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記回路基板から受信した信号を外部デバイスへ送信するように構成されたコネクタをさらに備え、
前記コネクタは、
前記センサハウジングに接続されるコネクタハウジングと、
前記コネクタハウジング内に位置決めされ、前記回路基板に電気的に接続される接続端子とを含む、
請求項１０に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記回路基板に直交する方向に弾性を有する接続用端子をさらに備え、前記接続用端子は、前記回路基板および前記接続端子を接続するように構成されている、
請求項１１に記載の圧力センサ。
【請求項１３】
圧力センサを製造する方法であって、
センサヘッダのポートをセンサハウジングのハウジング通路に位置合わせするステップと、
前記センサヘッダのフランジを加圧することによって、前記ポートを前記ハウジング通路内に圧入するステップとを含み、
前記ポートは、前記ハウジング通路より大きい直径を有し、前記フランジは、前記ポートの前記直径より大きい直径を有する、方法。
【請求項１４】
前記圧入は、前記センサヘッダのダイアフラムを加圧することなく前記フランジを加圧するように構成された専用治具を使用して実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記専用治具は、
加圧板と、
前記加圧板から突出する加圧突起とを含み、前記加圧突起は、前記フランジの頂面から前記ダイアフラムの頂面までの距離より大きい突出長を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記加圧板の中心から前記加圧突起の内壁までの距離が、前記ダイアフラムの中心から前記ダイアフラムの縁部までの距離より大きい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記センサヘッダのダイアフラム上に配置された歪みゲージから測定された信号を外部デバイスへ送信するように構成された回路基板を、前記圧入後に前記センサハウジングに組み付けるステップと、
前記組み付け後に前記回路基板および前記歪みゲージをワイアボンディングするステップとをさらに含み、
前記回路基板は、前記ダイアフラムの直径より大きい直径を有するように形成されたセンサ孔を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記回路基板に電気的に接続される接続端子を含むコネクタを、前記ワイアボンディング後に前記センサハウジングに組み付けるステップと、
前記回路基板を前記センサハウジングに組み付ける前に、前記接続端子および前記回路基板を電気的に接続するように構成された接続用端子を前記回路基板上に設置するステップとをさらに含み、
前記接続用端子は、前記回路基板に直交する方向に弾性を有する、
請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、圧力センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサとは、熱、光、温度、圧力、もしくは音の物理量、またはその変化を、感知または検出および測定し、対応する情報を所定の信号として送る部品、デバイス、または計器、あるいは視覚および聴覚などの人間の五感を感知するデバイスまたは部品を指す。圧力センサは、圧力を感知することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一態様は、簡単に製造することができる圧力センサおよびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様によれば、圧力測定対象物に締結されることになる締結具、および締結具を貫通し、圧力測定対象物から流れる流体を案内するように構成されたハウジング通路を含むセンサハウジングと、ハウジング通路内に圧入され固定されることになるポート、ポートを貫通し、ハウジング通路から流れる流体を案内するように構成されたヘッダ通路、およびヘッダ通路の端部に位置決めされたダイアフラムを含むセンサヘッダとを含む圧力センサが提供される。
【０００５】
ポートは、センサハウジングの材料より高い降伏応力を有する材料から形成することができる。
【０００６】
ポートは、ハウジング通路内へ挿入されることになる挿入部と、ポートがハウジング通路内へ挿入される方向に基づいて挿入部の後ろに位置決めされた圧入部であって、ハウジング通路の直径より大きい直径を有する圧入部と、挿入部と圧入部との間に凹部を形成する固定溝であって、ハウジング通路の直径より小さい最小直径を有し、圧入部がハウジング通路内に圧入されている間に、ハウジング通路の内端に形成される金属流れ（ｍｅｔａｌ  ｆｌｏｗ）を受け入れることによって、ハウジング通路からのポートの分離を防止するように構成された固定溝とを含むことができる。
【０００７】
センサヘッダは、ポートとダイアフラムとの間に位置決めされたフランジをさらに含むことができ、フランジは、ポートの直径およびダイアフラムの直径より大きい直径を有する。
【０００８】
ハウジング通路の長手方向に直交する平面に基づいて、フランジの断面積は、ポートの最大断面積より大きくすることができる。
【０００９】
センサハウジングは、ハウジング通路の直径より大きい直径を有する受け部をさらに含むことができ、受け部は、フランジを受けるように構成される。
【００１０】
受け部の直径は、フランジの直径より大きくすることができる。
【００１１】
フランジは、センサヘッダがセンサハウジングに完全に締結されたとき、受け部の底面から隔置して配置することができる。
【００１２】
センサヘッダは、フランジとダイアフラムとの間に配置された接続ネックをさらに含むことができ、接続ネックは、ダイアフラムの最大直径およびポートの最大直径より小さい直径を有する。
【００１３】
圧力センサは、ダイアフラムの直径より大きい直径を有するように形成されたセンサ孔を含む回路基板をさらに含むことができる。ダイアフラムは、センサ孔の中心に位置決めすることができ、ダイアフラムに取り付けられた歪みゲージおよび回路基板をワイアボンディングによって互いに電気的に接続することができる。
【００１４】
圧力センサは、回路基板から受信した信号を外部デバイスへ送信するように構成されたコネクタをさらに含むことができ、コネクタは、センサハウジングに接続されるコネクタハウジングと、コネクタハウジング内に位置決めされ、回路基板に電気的に接続される接続端子とを含むことができる。
【００１５】
圧力センサは、回路基板に直交する方向に弾性を有する接続用端子をさらに含むことができ、接続用端子は、回路基板および接続端子を接続するように構成される。
【００１６】
一態様によれば、圧力センサを製造する方法が提供され、この方法は、センサヘッダのポートをセンサハウジングのハウジング通路に位置合わせするステップと、センサヘッダのフランジを加圧することによって、ポートをハウジング通路内に圧入するステップとを含む。ポートは、ハウジング通路より大きい直径を有することができ、フランジは、ポートの直径より大きい直径を有することができる。
【００１７】
圧入は、センサヘッダのダイアフラムを加圧することなくフランジを加圧するように構成された専用治具を使用して実行することができる。
【００１８】
専用治具は、加圧板と、加圧板から突出する加圧突起とを含むことができ、加圧突起は、フランジの頂面からダイアフラムの頂面までの距離より大きい突出長を有する。
【００１９】
加圧板の中心から加圧突起の内壁までの距離は、ダイアフラムの中心からダイアフラムの縁部までの距離より大きくすることができる。
【００２０】
この方法は、センサヘッダのダイアフラム上に配置された歪みゲージから測定された信号を外部デバイスへ送信するように構成された回路基板を、圧入後にセンサハウジングに組み付けるステップと、組み付け後に回路基板および歪みゲージをワイアボンディングするステップとをさらに含むことができる。回路基板は、ダイアフラムの直径より大きい直径を有するように形成されたセンサ孔を含むことができる。
【００２１】
この方法は、回路基板に電気的に接続される接続端子を含むコネクタを、ワイアボンディング後にセンサハウジングに組み付けるステップと、回路基板をセンサハウジングに組み付ける前に、接続端子および回路基板を電気的に接続するように構成された接続用端子を回路基板上に設置するステップとをさらに含むことができる。接続用端子は、回路基板に直交する方向に弾性を有することができる。
【発明の効果】
【００２２】
一実施形態によれば、圧力センサは、センサヘッダをセンサハウジング内に圧入することによって製造することができる。センサハウジングとセンサヘッダとの間に挿入されるＯリングを含む圧力センサと比較すると、圧力センサを構成する部品の総数を低減させることができ、製造コストおよび時間を低減させることができ、封止能力を含む圧力センサの耐久性を改善することができる。さらに、圧力センサ内へ流れ込む流体によるＯリングの腐食を防止することができる。加えて、Ｏリングの経年劣化に応じた圧縮力の変化によって引き起こされる圧力センサに加えられる機械的応力の変化が圧力センサの出力に与える影響を防止することができる。
【００２３】
一実施形態によれば、センサヘッダの構造上の特徴のため、圧力センサは、センサヘッダの圧入工程中に生成される機械的応力またはセンサヘッダのダイアフラムにかかる種々雑多な負荷の影響を防止することができ、それによって圧力センサの精度を改善することができる。
【００２４】
一実施形態によれば、圧力センサのセンサヘッダのフランジは、センサハウジングの内壁から隔置することができ、それによって圧力センサの温度の変化に応じて生じる体積変化によって引き起こされる圧力センサの誤差を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態による圧力センサを示す図である。
【図２】一実施形態による圧力センサを示す分解図である。
【図３】一実施形態によるセンサヘッダを示す図である。
【図４】一実施形態による圧力センサの断面図および部分拡大図である。
【図５】一実施形態による専用治具を使用してセンサヘッダをセンサハウジング内に圧入する工程を示す図である。
【図６】一実施形態による圧力センサを製造する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、いくつかの実施形態が、添付の図面を参照して詳細に説明される。図面内の要素に割り当てられた参照番号に関して、異なる図面に示されている場合でも、可能な限り同じ要素が同じ参照番号によって示されることに留意されたい。また、実施形態の説明では、よく知られている関連する構造または機能についての詳細な説明は、そのような説明が本開示の曖昧な解釈を引き起こすと考えられるときは省略する。
【００２７】
加えて、本明細書では、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語が、構成要素について説明するために使用されることがある。これらの術語の各々は、対応する構成要素の本質、順序、または並びを定義するために使用されるのではなく、単に対応する構成要素を他の構成要素から区別するために使用される。本明細書において、１つの構成要素が別の構成要素に「接続」、「結合」、または「接合」されると記載する場合、第１の構成要素を第２の構成要素に直接接続、結合、または接合することができるが、第１の構成要素と第２の構成要素との間に第３の構成要素を「接続」、「結合」、および「接合」することもできることに留意されたい。
【００２８】
図１は、一実施形態による圧力センサを示す図であり、図２は、一実施形態による圧力センサを示す分解図である。
【００２９】
図１および図２を参照すると、圧力センサ１を圧力測定対象物に締結して、圧力測定対象物から流れる流体の圧力を測定し、測定した圧力を外部デバイスへ送信することができる。圧力センサ１は、センサハウジング１１、センサヘッダ１２、回路基板１３、コネクタ１４、接続用端子１５、内側Ｏリング１６、および外側Ｏリング１７を含むことができる。たとえば、センサハウジング１１およびセンサヘッダ１２は、別々に機械加工されて切り取られているが、圧入によって互いに結合することができる。
【００３０】
センサハウジング１１は、圧力測定対象物に締結されることになる締結具１１１と、締結具１１１を貫通し、圧力測定対象物から流れる流体を案内するハウジング通路１１２（図４参照）とを含むことができる。
【００３１】
センサヘッダ１２は、ハウジング通路１１２内に圧入して固定することができる。センサヘッダ１２は、センサハウジング１１の材料より高い降伏応力を有する材料から形成することができる。センサヘッダ１２の構成および組み立て工程は、図３および図４を参照して後述する。
【００３２】
回路基板１３は、測定された信号をセンサヘッダ１２から外部デバイスへ、コネクタ１４を通じて送信することができる。
【００３３】
コネクタ１４は、回路基板１３から受信した信号を外部デバイスへ送信することができる。コネクタ１４は、センサハウジング１１に接続されるコネクタハウジング１４１と、コネクタハウジング１４１内に位置決めされ、回路基板１３に電気的に接続される接続端子１４２とを含むことができる。
【００３４】
接続用端子１５は、回路基板１３および接続端子１４２を電気的に接続するように、回路基板１３と接続端子１４２との間に配置することができる。接続用端子１５は、回路基板１３に直交する方向に弾性を有することができる。図２に示すように、接続用端子１５は、Ｃクリップの形状を有することができる。上記の構造によって、回路基板１３および／または接続端子１４２の製造公差および組み立て公差が存在する場合でも、回路基板１３および接続端子１４２の電気接触状態を安定して確保することができる。
【００３５】
内側Ｏリング１６は、コネクタハウジング１４１とセンサハウジング１１との間に配置することができ、コネクタハウジング１４１とセンサハウジング１１との間の気密性を維持し、それによって異物の流入を防止する。たとえば、内側Ｏリング１６は、コネクタハウジング１４１の外縁部およびセンサハウジング１１の入口の内縁部に沿って配置することができる。
【００３６】
外側Ｏリング１７は、たとえば、コネクタハウジング１４１の締結具１１１の円周方向に配置することができる。外側Ｏリング１７は、圧力測定対象物とセンサハウジング１１との間の気密性を維持し、それによって異物の流入を防止することができる。
【００３７】
図３は、一実施形態によるセンサヘッダを示す図であり、図４は、一実施形態による圧力センサの断面図および部分拡大図である。
【００３８】
図３および図４を参照すると、センサヘッダ１２は、センサハウジング１１内に圧入して固定することができる。センサヘッダ１２およびセンサハウジング１１は、異なる降伏応力を有する材料、たとえば異なる降伏応力を有する金属から形成することができる。たとえば、センサハウジング１１は、アルミニウム合金から形成することができ、センサヘッダ１２は、アルミニウム合金より高い降伏応力を有するステンレス鋼から形成することができる。上記の設計により、センサヘッダ１２をセンサハウジング１１内に圧入する工程中に十分な荷重をかけることによって、センサヘッダ１２およびセンサハウジング１１の一方、すなわちより低い降伏応力を有する材料から形成された方を、金属流れを形成することができるように変形させることができる。形成された金属流れは、より高い降伏応力を有する材料から形成された他方の空き空間内へ挿入することができ、それによって、別個の締結要素を使用することなく、センサヘッダ１２およびセンサハウジング１１を結合し、気密性のある形状で密接に接触させることができる。
すなわち、Ｏリングなどの別個の気密デバイスを使用することなく、センサヘッダ１２をセンサハウジング１１に結合して封止することができる。上記のようにすると、温度が変化するにつれて、体積がわずかに変化し得る。したがって、温度に対する気密性レベルの変化を低減させることができる。さらに、圧力センサ１を構成する部品の総数を低減させることができ、それによって生産コストを低減させることができ、製造工程を簡素化することができる。加えて、組み立て工程中にセンサに対して生成される種々雑多な負荷の影響を低減させることができる。センサヘッダ１２は、ポート１２１、ダイアフラム１２２、フランジ１２３、接続ネック１２４、ヘッダ通路１２５、および歪みゲージＳＧを含むことができる。
【００３９】
ヘッダ通路１２５は、ポート１２１を貫通することができる。ヘッダ通路１２５の一方の端部は、ハウジング通路１１２と流体連通してハウジング通路１１２から流れる流体を案内することができ、その他方の端部は、ダイアフラム１２２によって覆うことができる。
【００４０】
ダイアフラム１２２は、ヘッダ通路１２５の他方の端部に位置決めすることができる。ダイアフラム１２２は、その中へ流れ込む流体によって変形する薄板の形状を有することができる。歪みゲージＳＧは、ダイアフラム１２２の一方の表面、たとえば頂面に取り付けることができる。歪みゲージＳＧは、ダイアフラム１２２の変形レベルを電気信号に変換し、この電気信号を回路基板１３へ送信することができる。歪みゲージＳＧは、たとえば、シリコン材料から形成することができる。
【００４１】
ポート１２１は、ハウジング通路１１２内に圧入して固定することができる。たとえば、ポート１２１は、センサハウジング１１の材料より高い降伏応力を有する材料から形成することができる。ポート１２１は、挿入部１２１１、圧入部１２２２、および固定溝１２２３を含むことができる。
【００４２】
挿入部１２１１は、ハウジング通路１１２内へ挿入することができる。挿入部１２１１の直径ｄ１は、ハウジング通路１１２の直径ｄ６以下とすることができる。
【００４３】
圧入部１２２２は、ポート１２１がハウジング通路１１２内へ挿入される方向に基づいて挿入部１２１１の後ろに位置決めすることができ、ハウジング通路１１２内へ圧入することができる。圧入部１２２２の直径ｄ２は、挿入部１２１１の直径ｄ１およびハウジング通路１１２の直径ｄ６より大きくすることができる。さらに、圧入部１２２２の材料の降伏応力は、ハウジング通路１１２の内端の材料の降伏応力より高くすることができる。上記の構造によって、圧入部１２２２がハウジング通路１１２内に圧入されている間に、ハウジング通路１１２の内端部分を変形させることができ、それにより金属流れを形成することができる。ハウジング通路１１２の内端部分の中で金属流れの形態で変形した部分を、変形部分１１２ａと呼ぶことができる。
【００４４】
固定溝１２２３は、挿入部１２１１と圧入部１２２２との間に凹部を形成することができる。固定溝１２２３の最小直径は、ハウジング通路１１２の直径ｄ６より小さくすることができる。上記の構造によって、ハウジング通路１１２の変形部分１１２ａは、圧入部１２２２がハウジング通路１１２内に圧入されている間に金属流れの形態で変形して固定溝１２２３を充填することができ、それによってハウジング通路１１２からのポート１２１の分離を防止することができる。
【００４５】
フランジ１２３は、ポート１２１とダイアフラム１２２との間に位置決めすることができ、ポート１２１の最大直径ｄ２およびダイアフラム１２２の最大直径ｄ３より大きい直径ｄ４を有することができる。ハウジング通路１１２および／またはヘッダ通路１２５の長手方向に直交する位置に基づいて、ヘッダ通路１２５を除くフランジ１２３の断面積は、ヘッダ通路１２５を除くポート１２１の最大断面積より大きくすることができる。たとえば、ヘッダ通路１２５を除くフランジ１２３の断面積は、ヘッダ通路１２５を除くポート１２１の最大断面積より少なくとも２倍大きくすることができる。上記の構造によって、圧入部１２２２がハウジング通路１１２内に完全に圧入されたときに圧入部１２２２の近傍で生成される機械的応力をダイアフラム１２２へ伝達する過程中、比較的大きい断面積および体積を有するフランジ１２３は、機械的応力を分散させることができ、それによって圧力センサ１の出力に対する機械的応力の影響を低減させることができる。
【００４６】
接続ネック１２４は、フランジ１２３とダイアフラム１２２との間に配置することができ、ダイアフラム１２２の直径ｄ３およびポート１２１の最大直径ｄ２より小さい直径を有することができる。フランジ１２３を通過する間に分散された機械的応力の一部分が存在するが、機械的応力は、ダイアフラム１２２へ伝達される前に、接続ネック１２４を変形させる間に消滅する可能性がある。したがって、ダイアフラム１２２へ伝達される種々雑多な負荷を遮断することができる。
【００４７】
一方、センサハウジング１１は、ハウジング通路１１２の直径ｄ６より大きい直径ｄ７を有し、フランジ１２３を受ける受け部１１３と、受け部１１３の上に位置決めされ、受け部１１３より大きい直径を有し、回路基板１３が載置される空間を提供する座部１１４とを含むことができる。受け部１１３は、ハウジング通路１１２に接続された底面１１３ａと、底面１１３ａの円周を囲む内周面１１３ｂとを含むことができる。
【００４８】
図４に示すように、センサヘッダ１２がセンサハウジング１１に完全に締結されたとき、フランジ１２３は、受け部１１３の底面１１３ａから距離Ｌ１だけ隔置することができる。距離Ｌ１は、たとえば、０．５ミリメートル（ｍｍ）とすることができる。上記の構造によって、異なる材料から形成されたセンサヘッダ１２およびセンサハウジング１１は、周辺温度の変化に応じて異なる程度で熱膨張するが、フランジ１２３と受け部１１３の底面１１３ａとの干渉を防止することができる。したがって、上記の構造によって、圧力センサ１の周辺温度の変化によって引き起こされる体積変化によるダイアフラム１２２への望ましくない機械的応力の伝達を防止することができ、それによって圧力センサ１の測定精度を改善することができる。
【００４９】
受け部１１３の直径ｄ７は、フランジ１２３の直径より距離Ｌ２だけ大きくすることができる。図４に示すように、センサヘッダ１２がセンサハウジング１１に完全に締結されたとき、フランジ１２３は、受け部１１３の内周面１１３ｂから距離Ｌ２だけ隔置することができる。距離Ｌ２は、たとえば、１ｍｍとすることができる。上記の構造によって、異なる材料から形成されたセンサヘッダ１２およびセンサハウジング１１は、周辺温度の変化に応じて異なる程度で熱膨張するが、フランジ１２３と受け部１１３の内周面１１３ｂとの干渉を防止することができる。したがって、上記の構造によって、圧力センサ１の周辺温度の変化によって引き起こされる体積変化によるダイアフラム１２２への望ましくない機械的応力の伝達を防止することができ、それによって圧力センサ１の測定精度を改善することができる。
【００５０】
一方、回路基板１３は、センサハウジング１１の座部１１４内に載置することができる。回路基板１３は、ダイアフラム１２２の直径より大きい直径を有するように形成されたセンサ孔１３１を含むことができる。回路基板１３が座部１１４内に載置されたとき、ダイアフラム１２２は、センサ孔１３１の中心に位置決めすることができる。上記の構造によって、センサヘッダ１２および回路基板１３がセンサハウジング１１に順次組み付けられている間に、歪みゲージＳＧおよび回路基板１３を容易に電気的に接続することができる。たとえば、歪みゲージＳＧおよび回路基板１３は、ワイアボンディングによって互いに接続することができる。
【００５１】
図５は、一実施形態による専用治具を使用してセンサヘッダをセンサハウジング内に圧入する工程を示す。
【００５２】
図５を参照すると、専用治具２は、センサヘッダ１２のダイアフラム１２２を加圧することなくフランジ１２３を加圧することができる。専用治具２は、加圧板２１および加圧突起２２を含むことができる。
【００５３】
加圧板２１は、専用治具２がフランジ１２３に接触しているとき、ダイアフラム１２２から隔置することができる。たとえば、加圧板２１は、専用治具２を加圧する加圧デバイスが専用治具２に均一の圧力を加えることができるように、平坦な頂面を有することができる。
【００５４】
加圧突起２２は、加圧板２１から突出することができ、図５の例では、フランジ１２３の頂面からダイアフラム１２２の頂面までの距離より大きい突出長を有することができる。加圧突起２２は、加圧板２１の中心の周りで対称の形状、たとえば中空の円筒形状を有することができる。しかし、加圧突起２２の形状は、円筒形状に限定されるものではない。たとえば、加圧突起２２は、加圧板２１の縁部に沿って配置された複数の柱の形状を有することができる。加圧板２１の中心から加圧突起２２の内壁までの距離は、ダイアフラム１２２の中心からダイアフラム１２２の縁部までの距離より大きくすることができる。上記の形状によって、専用治具２がフランジ１２３を加圧している間の専用治具２とダイアフラム１２２との干渉を防止することができ、それによってダイアフラム１２２への機械的応力の伝達を防止することができる。
【００５５】
図６は、一実施形態による圧力センサを製造する方法を示す流れ図である。
【００５６】
図１〜６を参照すると、圧力センサ１を製造する方法は、センサヘッダ１２をセンサハウジング１１に位置合わせする操作９１と、専用治具２を使用してセンサヘッダ１２を圧入する操作９２と、回路基板１３をセンサハウジング１１に組み付ける操作９３と、ダイアフラム１２２および回路基板１３を電気的に接続する操作９４と、コネクタ１４をセンサハウジング１１に組み付ける操作９５とを含むことができる。
【００５７】
第１に、操作９１で、センサヘッダ１２のポート１２１をセンサハウジング１１のハウジング通路１１２に位置合わせすることができる。たとえば、センサヘッダ１２のポート１２１の中で、それぞれハウジング通路１１２の直径以下の直径を有する挿入部１２１１および固定溝１２２３を、ハウジング通路１１２内へ挿入することができ、ハウジング通路１１２の直径より大きい直径を有する圧入部１２２２は、ハウジング通路１１２の入口によって止められている間に位置合わせすることができる。
【００５８】
次に、操作９２で、センサヘッダ１２のフランジ１２３を加圧することによって、ポート１２１をハウジング通路１１２内に圧入することができる。たとえば、作業者は、図５に示すような専用治具２を使用して、フランジ１２３を加圧することができる。作業者は、位置制御および／または負荷感知が可能な加圧デバイス、たとえばサーボプレスを使用して、専用治具２を加圧することができる。上記の方法によって、作業者は、所定の値に基づいて受け部１１３の底面１１３ａから隔置された位置で止まるようにフランジ１２３を制御することができる。さらに、作業者は、加圧中の負荷パターンおよびセンサヘッダ１２の加圧深さに基づいて、品質管理を容易に実行することができる。
【００５９】
次に、操作９３で、センサヘッダ１２のダイアフラム１２２上に配置された歪みゲージＳＧから測定された信号を外部デバイスへ送信する回路基板１３を、センサハウジング１１内に載置することができる。回路基板１３がセンサハウジング１１内に載置されている間に、回路基板１３および歪みゲージＳＧをワイアボンディングによって互いに接続することができる。
【００６０】
回路基板１３および歪みゲージＳＧのワイアボンディング後、操作９４で、回路基板１３に電気的に接続される接続端子１４２を含むコネクタ１４を、センサハウジング１１に組み付けることができる。
【００６１】
一方、操作９３の後、操作９４の前に、接続端子１４２および回路基板１３を電気的に接続する接続用端子１５を回路基板１３上に設置する操作を実行することができる。
【００６２】
一実施形態による圧力センサは、センサヘッダをセンサハウジング内に圧入することによって製造することができる。センサハウジングとセンサヘッダとの間に挿入されるＯリングを含む圧力センサと比較すると、圧力センサを構成する部品の総数を低減させることができ、製造コストおよび時間を低減させることができ、封止能力を含めて圧力センサの耐久性を改善することができる。さらに、圧力センサ内へ流れ込む流体によるＯリングの腐食を防止することができる。加えて、Ｏリングの経年劣化に応じた圧縮力の変化によって圧力センサに加えられる機械的応力の変化が圧力センサの出力に与える影響を防止することができる。センサヘッダの構造上の特徴のため、圧力センサは、センサヘッダの圧入工程中に生成される機械的応力またはセンサヘッダのダイアフラムにかかる種々雑多な負荷の影響を防止することができ、それによって圧力センサの精度を改善することができる。
圧力センサのセンサヘッダのフランジは、センサハウジングの内壁から隔置することができ、それによって圧力センサの温度の変化に応じて生じる体積変化によって引き起こされる圧力センサの誤差を防止することができる。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態について、図示および説明したが、以下の特許請求の範囲は、記載の実施形態に限定されるものではない。代わりに、本発明の原理および精神から逸脱することなく、様々な変更、修正、または置換えをこれらの実施形態に加えることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によって規定されることが、当業者には理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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